蚁群算法精英蚂蚁python

时间: 2023-11-07 22:04:33 浏览: 53
精英蚂蚁系统是蚁群算法的一种改进方法,其主要思想是引入了精英蚂蚁,以保留并传递历史最优解,从而提高算法的收敛性和搜索效果。在精英蚂蚁系统中,每一代蚂蚁群体中的蚂蚁会选择历史上找到的最好路径进行引导,并在搜索过程中更新信息素。这种方法有效地提高了算法的性能,使其更好地适应复杂的问题。 以下是精英蚂蚁系统的Python实现的简要示例: ```python import random class Ant: def __init__(self, city_num): self.city_num = city_num self.visited = [False] * city_num self.path = [0] * city_num self.path[0] = random.randint(0, city_num-1) self.visited[self.path[0]] = True def choose_next_city(self, pheromone, alpha, beta): current_city = self.path[-1] probabilities = [] for next_city in range(self.city_num): if not self.visited[next_city]: pheromone_amount = pheromone[current_city][next_city] heuristic_value = 1.0 / distance[current_city][next_city] probabilities.append((next_city, pheromone_amount**alpha * heuristic_value**beta)) total = sum(prob for _, prob in probabilities) probabilities = [(next_city, prob / total) for next_city, prob in probabilities] probabilities.sort(key=lambda x: x[1], reverse=True) rand = random.random() cumulative_prob = 0 for next_city, prob in probabilities: cumulative_prob += prob if cumulative_prob >= rand: return next_city return probabilities[-1][0] def update_path(self, next_city): self.visited[next_city] = True self.path.append(next_city) def cal_path_length(self): length = 0 for i in range(self.city_num - 1): length += distance[self.path[i]][self.path[i+1]] return length def ant_colony_optimization(city_num, ant_num, iterations): pheromone = [[1.0] * city_num for _ in range(city_num)] best_path = None best_length = float('inf') for _ in range(iterations): ants = [Ant(city_num) for _ in range(ant_num)] for ant in ants: for _ in range(city_num - 1): next_city = ant.choose_next_city(pheromone, alpha, beta) ant.update_path(next_city) length = ant.cal_path_length() if length < best_length: best_length = length best_path = ant.path for i in range(city_num): for j in range(city_num): pheromone[i][j] *= evaporation_rate for ant in ants: for i in range(city_num - 1): current_city, next_city = ant.path[i], ant.path[i+1] pheromone[current_city][next_city] += deposit_rate / ant.cal_path_length() return best_path, best_length # 示例数据 distance = [ [0, 2, 9, 10], [1, 0, 6, 4], [15, 7, 0, 8], [6, 3, 12, 0] ] city_num = 4 ant_num = 10 iterations = 100 alpha = 1 beta = 2 evaporation_rate = 0.5 deposit_rate = 1.0 best_path, best_length = ant_colony_optimization(city_num, ant_num, iterations) print("最佳路径:", best_path) print("最佳路径长度:", best_length) ```

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